Juno'nun Jüpiter bilançosu: Europa'nın buz kabuğu haritası ve Io'nun dağınık magması

NASA'nın Jüpiter'deki Juno aracının baş araştırmacısı Scott Bolton, ABD'nin Spokane kentinde süren Amerikan Astronomi Derneği Gezegen Bilimleri Bölümü'nün (DPS) 58. yıllık toplantısında 28 Ekim için görevin bulgularını derleyen davetli bir sunumla programdaydı. Görevi yöneten Southwest Research Institute'un (SwRI) sunum öncesinde yayımladığı özete göre Juno'nun en büyük mesajı şu: dev gezegenlerin nasıl işlediğine dair Juno öncesi resim büyük ölçüde değişti. Aynı toplantıda Jüpiter'in uydusu Europa'nın buz kabuğu için ilk küresel kalınlık haritası da sunuldu.

Juno 2011'de fırlatıldı, 2016'da Jüpiter yörüngesine girdi. Bolton görevi başından beri yönetiyor.

Jüpiter sanıldığı gibi karışık değil

SwRI'ın özetine göre Juno öncesindeki beklentinin aksine Jüpiter'in atmosferi iyi karışmış değil; atmosferin bileşimi gezegenin derin iç kısmıyla aynı görünmüyor. Bolton'a göre bu, Jüpiter'in nasıl oluştuğu ve evrimleştiğine dair kuramları zorlayan büyük bir bilmece.

Gezegenin tanıdık turuncu ve beyaz kuşakları da yüzeysel değil: Juno, bu kuşakların atmosferin binlerce kilometre derinine uzandığını gösterdi. Bolton, hava olayı gibi görünen bu yapının güneş ışığının ulaşabildiği derinliğin çok altına indiğini, dolayısıyla onları hava olaylarından başka bir şeyin yönlendiriyor olabileceğini söylüyor.

Juno, Jüpiter'in sığ bulutlarında şimşek de buldu. Dünya'da şimşek için sıvı su içeren bulutlar gerekiyor; Jüpiter'in üst bulutları ise bunun için fazla soğuk. Ekip, bulut tepelerinde antifriz gibi davranan bir amonyak-su çözeltisi bulunduğunu, bunun da çok düşük sıcaklıkta şimşeğe izin verdiğini belirledi. Araç yörüngesi değiştikçe kuzey kutbundaki kasırgaların üç boyutlu haritalarını da çıkardı: bu kasırgaların, Dünya'daki tropikal fırtınalar gibi sıcak çekirdekli olduğu anlaşıldı. Radyo örtülme ölçümleri ile mikrodalga verilerinin birleşimi ise Jüpiter'in kutup bölgesinin genelde ekvatordan daha sıcak olduğuna işaret ediyor.

Uydular: buz kabukları ve magma cepleri

Juno'nun yörüngesi zamanla doğal olarak değişince Ganymede, Europa ve Io da menzile girdi. SwRI'a göre yakın geçişler, okyanuslarını saklayan buz kabuklarının kalınlığını belirledi: Ganymede'nin buz kabuğu ortalama yaklaşık 100 kilometre, Europa'nınki ise yaklaşık 29 kilometre kalınlıkta. Güneş Sistemi'nin en volkanik cismi Io'ya yapılan çok sayıda uzak geçiş, kutuplardaki volkanların ilk görüntülerini verdi. İki yakın geçiş ise Io'daki patlamaların küresel bir magma okyanusundan değil, yerel magma denizlerinden beslendiğini gösterdi.

Toplantının diğer oturumları bu tabloyu ayrıntılandırdı. Amerikan Astronomi Derneği'nin toplantı raporuna göre SwRI'dan Alyssa Rhoden, Juno'nun tek bir bölge için verdiği 29 kilometrelik yerel ölçümü modellerle birleştirerek Europa'nın küresel buz kalınlığı haritasını çıkardı. Haritada kalınlık 21 ile 31 kilometre arasında değişiyor; ısı akışının bölgeden bölgeye değiştiği varsayıldığında aralık 18-36 kilometreye genişliyor. En ince bölgeler orta enlemlerde ve Europa'nın karmakarışık "kaos" arazileriyle örtüşüyor. Bu, kaos bölgelerinin kabuğun en kalın olduğu yerlerde bulunacağı yönündeki öngörülerin tersi. Kabuk kalınlığı, okyanustan yüzeye madde taşınmasını ve yaşam için gereken enerji döngüsünü belirlediği için önemli.

Io tarafında NASA JPL'den James Keane, Jüpiter'in kütle çekiminin Io'yu ne kadar esnettiğine dair Juno ölçümlerini anlattı. Küresel bir magma okyanusu olsaydı beklenen güçlü esneme sinyali görülmedi; ancak ince bir magma katmanı ya da dağınık magma cepleri hâlâ mümkün. JPL'den Rosaly Lopes ise Juno'nun Io'da 40 yapıda sıcak halkalar saptadığını aktardı: halkaların genişliği 3-30 metre, lav göllerinin üzerindeki kabuğun kalınlığı 5-10 metre civarında. 200 kilometrelik Loki Patera, Io'nun toplam ısı yayımının yüzde 10'unu üretmesine karşın sıcak halka göstermiyor ve hâlâ bir bilmece.

Radyasyonun içinde öğrenmek

SwRI'a göre Juno şimdi Jüpiter'e çok yakın, en yoğun radyasyon kuşaklarının gezegenin halkaları ve küçük kayalık uydularıyla iç içe olduğu bölgeden geçiyor. Araç, titanyumdan yapılmış ilk "radyasyon kasası" ile tasarlanmıştı; aynı yaklaşım bugün Jüpiter sistemine yol alan NASA'nın Europa Clipper ve ESA'nın JUICE araçlarında da kullanılıyor. Bolton, ekibin radyasyonun yol açtığı bozulmayı tersine çevirmeyi öğrendiğini ve bu deneyimin Dünya çevresindeki ticari uydular için de geçerli olduğunu söylüyor.

Europa haritasının bir sınırı var: tek bir bölgedeki ölçümün modellerle bütün uyduya genişletilmesine dayanıyor. Asıl sınav, Jüpiter sistemine yol alan Europa Clipper'ın Europa'yı yakından inceleyeceği dönemde gelecek.